694523570毕业设计(论文)基于单片机的倒车防撞报警系统设计.doc
《694523570毕业设计(论文)基于单片机的倒车防撞报警系统设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《694523570毕业设计(论文)基于单片机的倒车防撞报警系统设计.doc(50页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、2012年度本科生毕业论文(设计)基于单片机的倒车防撞报警系统设计学 院: 电子信息工程学院 专 业: 电子信息科学与技术 年 级: 2008级 学生姓名: 学 号: 导师及职称: 2012年1月2012 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate Microcontroller-based collision warning system designed to reverseDepartment: College of Electronics and Information EngineeringMajor
2、: Electronic Information Science and TechnologyGrade: 2008Students Name:Chen HaiStudent No.: 08406052028Tutor: Zheng Xin Wu(Technician)January,2012毕业论文(设计)原创性声明本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名: 日期: 毕业
3、论文(设计)授权使用说明本论文(设计)作者完全了解琼州学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。有权将论文(设计)用于非赢利目的的少量复制并允许论文(设计)进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文(设计)的全部或部分内容。保密的论文(设计)在解密后适用本规定。 作者签名: 指导教师签名:日期: 日期: 陈海 毕业论文(设计)答辩委员会(答辩小组)成员名单姓名职称单位备注副教授电子信息工程学院主席(组长)副教授电子信息工程学院 组员讲师电子信息工程学院组员(兼秘书)摘 要随着社会的进步,经济的发展和生活水平的提高,汽车数量逐年增
4、长,交通事故的频繁发生,给人们的生命和财产安全带来了巨大损失。安全驾驶成为大家关注的焦点,在这种情况下,各种汽车安全辅助工具应运而生,倒车防撞系统也是其中之一。论文的内容是基于STC89C52单片机倒车防撞系统的设计,主要是利用超声波的特点和优势,将超声波测距系统和STC89C52单片机结合于一体,设计出一种基于STC89C52单片机的倒车防撞报警系统。该系统采用软、硬件结合的方法,具有模块化和多用化的特点。关键词:倒车防撞 ;超声波模块;89C52芯片;测距ABSTRACTAlong with social progress, economic development and improve
5、ment of living standards, growing year by year the number of cars, traffic accidents have occurred frequently, to peoples lives and property caused huge losses. Safe driving become a focus of attention, in this case, a variety of automotive safety aids came into being, reversing collision avoidance
6、system is one of them.The paper is based on the contents of the AT89C52 monolithic integrated circuit reverse collision avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration AT89C52 monolithic integrated circuit,
7、AT89C52 monolithic integrated circuit based on the design of a reverse collision avoidance warning systems. The system used software and hardware integrated approach of a modular and multi-use characteristics.Keywords: Reversing crash;Ultrasonic module;89C52 chip;Ranging目录第一章 引言11.1 问题的提出及研究意义11.2 国
8、内外研究现状1第二章 系统方案论证32.1 总体方案设计32.2 各模块方案论证及比较3第三章 基本原理53.1 超声波传感器53.2 超声波测距的原理53.3 测量盲区6第四章 硬件系统的电路设计74.1 硬件总设计电路74.2 超声波发射电路84.3 超声波换能器84.4 芯片CD406994.5 超声波接收电路94.6 最小系统10第五章 系统软件设计145.1 测距单元软件设计14第六章 软硬件调试及性能16第七章 结论17参考文献18附录A19附录B21附录C30致谢38第一章 引言1.1 问题的提出及研究意义1.1.1 问题的提出随着我国汽车的日益普及,停车场越来越拥挤,车辆常常需
9、要在停车场穿行、掉头或倒车。由于这些低速行驶的车辆与其它车辆非常接近,驾驶员的视野颇受限制,碰撞和拖挂的事故时有发生,在夜间时则更显突出,汽车防撞已成为许多车主关注的话题。1.1.2 研究的背景意义 随着我国经济的快速发展,交通运输车辆及私家用车的不断增加,不可避免的交通问题瞬时成为人们关注的问题。其中由于倒车事故发生的频率高,已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的,造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率,尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带来许多麻烦,不仅经济上,更有人身伤害,例如撞上别人的车,如果伤及儿童更是不堪设想。针对这种情况,许多汽车驾驶
10、员很希望能有一种汽车倒车报警器,在倒车时不断测量汽车尾部与其后面障碍物的距离,并随时显示其距离,在不同的距离范围内发出不同的报警信号,以提高汽车倒车时的安全性,特别是在雨、雪、雾天气中减少和避免倒车时的撞车事故,减少车主不必要的损失,汽车倒车防碰撞系统需求量将十分可观。设计一种响应快,可靠性高且较为经济的汽车防撞预警系统势在必行,超声波测距法是最常见的一种距离测距方法,利用超声波测距法设计的一种倒车防撞报警系统,很大程度上解决了倒车难问题,同时为汽车自动驾驶的研究应用奠定了基础。 1.2 国内外研究现状由于实际路况非常复杂,这就对防撞系统所采用的传感器提出了很高的要求。近年来,随着单片机技术在
11、各领域广泛应用,使得由单片机构成的应用装置更加灵活、稳定。以往超声波技术在测量、测距等领域的应用是采用超声波专用集成电路构成的,电路固定应用不灵活,随着单片机技术的不断发展,单片机技术和超声波技术的不断结合,极大的减少了不必要的汽车碰撞事故的发生,避免了经济财产的损失,而且保护了人们生命的安全,超声波技术的应用前景更加广阔。众所周知,关于超声波的研究最初起始于1876年,这是人类首次有效产生的高频声波,这些年来,随着超声波技术的不断深入,再加上其具有高精度、无损、非接触等优点,超声波的应用变得越来越普及,多年来已在一些领域得到应用。例如利用超声波技术的自动测距照相机,建筑商使用的手持式墙面测距
12、仪。而用于汽车防撞却是近年的事情。这主要原因是传统的超声波传感器不能达到汽车行业的特殊要求。现代的超声波传感器不同以往的是在结构上采用了完全封闭形式,它将其换能部分和外界完全隔开,并采用了抗锈材料作为外壳,这样才有可能符合汽车电器所要求的诸如防潮,淋雨,防尘灯较为苛刻的耐候性指标。其次,汽车本身就是一个积电磁波,噪声,震动,撞击等干扰于一体的强干扰源,因此为了能让倒车稳定的工作。除了,具备优良的硬件系统以外,还需要通过软件的数字智能甄别筛选,方能过滤这些干扰信号,只有近年来随着微电子技术发展而产生的小型价廉的微电脑才能够到这些要求。目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展,数字式超声波检
13、测仪器的发展速度很快。国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系统。国际上对超声波检测数字化技术的研究非常重视,国外生产类似产品和研究的公司有美国的泛美(PANAMETRICS)公司、METEC公司,加拿大的R/D TECH公司,德国的K-K公司、法国的SOFRATEST公司和西班牙的TECNATOM公司等等,上述这些公司生产的超声波检测采集、分析和成像处理系统的技术水平较高,在世界上处于领先水平。第二章 系统方案论证本章主要根据倒车防撞装置所实现的功能讨论其可行方案,并就它们的可行性进行比较分析以选出最合适的设计方案。2.1 总体方案设计本设计采用模块化的设计思想,以单片机最小系统为
14、核心,由超声波发射模块、超声波接收模块、显示模块和声音报警模块组成。系统结构框图如图2-1所示。2.2 各模块方案论证及比较2.2.1 测距传感器的选择方案一:选用红外线测距传感器。利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理,进行障碍物远近的检测。红外测距的优点是便宜,易制,安全,缺点是精度低,距离近,方向性差。方案二:选用激光测距传感器。激光传感器工作时,先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离。激光传感器必须极其精确地测定
15、传输时间,因为光速太快。激光测距传感器的优点是精确,缺点是需要注意人体安全,制作难度大,成本高,而且光学系统需要保持干净,否则将影响测量。方案三:选用超声波传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的,它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波测距传感器的优点是比较耐脏污,即使传感器上有尘土,只要没有堵死就可以测量。在中长距离测量时其精度、方向性都优于红外线传感器,但价格稍贵。从安全性、成本、方向性、耐污性等各方面综合考虑,超声波传感器更符合汽车倒车防撞装置的要求。2.2.2 显示模块的选择方案一:采用LED数
16、码管。使用三位数码管动态显示,其价格便宜,但功耗较大。方案二:采用点阵型LCD液晶显示。液晶显示可以显示英文、字符、数字以及图形,通过单片机控制驱动,串行输出。设计简单,耗电小,输出内容丰富。本设计选用LCD液晶显示。第三章 基本原理3.1 超声波传感器超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段,必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波
17、;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。超声波发生器可以分为两类:一类是用电气方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波。本课题属于近距离测量,可以采用常用的压电式超声波换能器来实现。 3.2 超声波测距的原理由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播距离远,因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离,设计比较方便,计算处理也较简单,并且在测量精度方面也能达到要求。超声波测距的原理一般采用渡越时间法,首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间,再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。测量距离的方法有很多种,短距离的可以用尺,远距离的有激光测距等,超声波测距
18、适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒,由单片机负责计时,单片机使用12.0M晶振,所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。超声波具有直线传播特性,频率越高,反射能力越强,而绕射能力越弱,表现出更强的方向性。利用超声波的这种特性,采用时间差值检测法(常称渡越时间检测法)进行距离的测量。其工作原理是:声波发射探头向介质发射超声波,声波遇到目标后有反射回波作用到接收探头,测量发射时刻与接收时刻的时间差t,然后根据以下公式计算距离s: Error! No bookmark name given. 其中C为超声波在介质中的传播速度(m/s)。由于超声波在空气
19、中传播速度与温度有关。如果环境温度变化显著,必须考虑温度补偿的问题。空气中的声速C与温度T(单位:C)的关系可以表示为: 3.3 测量盲区在以传感器脉冲反射方式工作的情况下,电压很高的发射电脉冲在激励传感器的同时也进入接收部分。此时,在短时间内放大器的放大倍数会降低,甚至没有放大作用,这种现象称为阻塞。不同的检测仪阻塞程度不一样。根据阻塞区内的缺陷回波高度对缺陷进行定量评价会使结果偏低,有时甚至不能发现障碍物,这是需要注意的。由于发射声脉冲自身有一定的宽度,加上放大器有阻塞问题,在靠近发射脉冲一段时间范围内,所要求发现的缺陷往往不能被发现,这段距离,称为盲区,具体分析如下:当发射超声波时,发射
20、信号虽然只维持一个极短时间,但停止施加发射信号后,探头上还存在一定余振(由于机械惯性作用)。因此,在一段较长时间内,加在接收放大器输入端的发射信号幅值仍具一定幅值高度,可以达到限幅电路的限幅电平 VM ;另一方面,接收探头上接收到的各种反射信号却远比发射信号小,即使是离探头较近的表面反射回来的信号,也达不到限幅电路的限幅电平。当反射面离探头愈来愈远,接收和发射信号相隔时间愈来愈长,其幅值也愈来愈小。在超声波检测中,接收信号的衰减总是比发射信号余振衰减慢的多。为保证一定的信噪比,接收信号幅值需达到规定的阈值 Vm ,亦即接收信号的幅值必须大于这一阈值才能使接受放大器有输入信号。第四章 硬件系统的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 694523570 毕业设计 论文 基于 单片机 倒车 报警 系统 设计
链接地址:https://www.31ppt.com/p-3930997.html